我國是世界小麥的主要生產(chǎn)地， 同時也是小麥加工機械的主要生產(chǎn)國， 小麥磨粉機是小麥加工必需的主要設備。隨著人們生活水平的提高， 對面粉的質(zhì)量要求也不斷提高， 原來的小麥磨粉機氣動控制系統(tǒng)暴露出不足和缺點，如控制不靈敏， 流量不穩(wěn)定， 都會導致面粉質(zhì)量的不穩(wěn)定。本設計采用西門子 S7-200CN- PLC 組態(tài)的小麥磨粉機控制系統(tǒng)， 徹底解決了氣動控制系統(tǒng)存在的問題， 充分保證了面粉質(zhì)量。

　　一 控制對象和任務的描述

　　1.1 小麥磨粉機結(jié)構(gòu)

　　目前市場上的大型小麥磨粉機都是復式結(jié)構(gòu)， 即整機由獨立的兩部分組成， 斜對稱結(jié)構(gòu)， 每部分主要由兩支磨輥、兩支喂料輥另加一些輔助機構(gòu)組成。

　　（1） 進料部分即小麥或其它已被破碎的制粉過程中的小麥在制品， 進入小麥磨粉機的第一部分， 稱為觀察筒或進料箱。這部分一般由透明材料制成， 可以方便地觀察物料的流動情況， 便于操作工根據(jù)其料位的高低來適時調(diào)節(jié)小麥磨粉機； 進料箱從直觀的來說它就是物料進入小麥磨粉機的一個箱式結(jié)構(gòu)。

　　（2） 喂料部分（ 或稱勻料部分） 是在進料箱下、磨輥上部， 一般由兩根直徑 !75 或 !80 的圓柱形輥體組成。根據(jù)每臺小麥磨粉機在整個制粉過程中所處工藝位置不同，設計有不同的轉(zhuǎn)速和速比，以便使物料在進入磨輥前分布更均勻， 以達到進入磨輥之間的物料厚薄均勻一致，從而保證產(chǎn)生一致的研磨效果。

　　（3） 研磨部分是指磨輥及一些輔助系統(tǒng)，如磨輥清理系統(tǒng)、磨輥擋板等， 磨輥本身的加工質(zhì)量直接影響面粉質(zhì)量和產(chǎn)量。

　　（4） 傳動部分是主傳動部分外邊的磨輥轉(zhuǎn)速比里邊的高， 因此習慣稱小麥磨粉機外邊的兩支磨輥為快輥， 里邊的兩支為慢輥； 兩支磨輥間要保證一個定的速比， 因此專一設計了一套磨輥間傳動機構(gòu)來滿足此要求； 還有喂料輥間的傳動和喂料輥傳動，傳統(tǒng)的氣壓小麥磨粉機由快輥或慢輥通過傳動帶來傳動，本設計直接由電動機通過傳動帶來傳動喂料輥，以便可以方便地實現(xiàn)調(diào)速功能。

　　（5）控制部分是本設計的核心， 傳統(tǒng)的氣壓小麥磨粉機， 所有的功能控制由壓縮空氣通過各種閥類零件的有序組合來實現(xiàn)， 存在著控制不靈敏和需要配置氣源等弊病。

　　1.2 控制任務

　　1.2.1 小麥磨粉機工藝參數(shù)面粉加工是一個連續(xù)的生產(chǎn)過程， 小麥磨粉機在整個生產(chǎn)線上占有重要的地位。根據(jù)制粉工藝的需要，小麥磨粉機分為皮磨（B）， 心磨（M）， 渣磨（S）， 尾磨（T） 共4 個研磨系統(tǒng)。每個研磨系統(tǒng)的小麥磨粉機工藝配置不一樣， ①喂料輥表面的工藝參數(shù)不一樣； ②喂料門的位置不一樣； ③磨輥表面的性狀參數(shù)不一樣； ④小麥磨粉機工作時磨輥間隙不一樣， 即軋距大小不一樣。軋距就是兩根磨輥表面之間的最小距離； ⑤磨輥轉(zhuǎn)速不一樣； ⑥磨輥速比不一樣； ⑦喂料輥轉(zhuǎn)速不一樣； ⑧喂料輥速比也不一樣。這些與工藝位置有關的參數(shù)基本上由機械機構(gòu)設計或機械零件設計來保證。個別參數(shù)需要控制系統(tǒng)提供控制參數(shù)， 如喂料輥轉(zhuǎn)速，磨輥間軋距等。

　　1.2.2 控制系統(tǒng)的控制任務與對象面粉生產(chǎn)是一個連續(xù)的生產(chǎn)過程， 要生產(chǎn)出高質(zhì)量的面粉， 各種設備運行狀況要良好， 小麥磨粉機要運行穩(wěn)定。小麥磨粉機有 3 種工作方式： 手動方式、自動方式和卸料方式。

　　①手動方式的磨輥一直以一固定的轉(zhuǎn)速處于合軋狀態(tài)旋轉(zhuǎn)， 喂料輥一直旋轉(zhuǎn)喂料， 旋轉(zhuǎn)速度可以隨時調(diào)整， 另外喂料量的多少也可以由料門的開啟大小調(diào)節(jié)。

　　②自動方式的磨輥一直以固定的速度旋轉(zhuǎn)， 磨輥是否合軋視喂料情況而定。理想況是一直有物料進入小麥磨粉機進料斗， 進料斗物料高度保持在一定的范圍內(nèi)變化， 當然不變化最好， 即進入料斗多少物料喂出多少物料。喂料系統(tǒng)一直處于喂料工作狀態(tài)， 磨輥一直處于合軋研磨狀態(tài)。當進料斗內(nèi)物料低于某一設定的低料位時， 喂料輥停止轉(zhuǎn)動， 停止喂料， 磨輥間軋距變大， 稱離軋狀態(tài)； 當物料高于某一設定的高料位時， 喂料輥以高速開始喂料。物料在低、高料位之間時喂料輥喂料量的大小即喂料輥旋轉(zhuǎn)速度的高低與物料高度成正比例關系， 磨輥軋距保持一定的穩(wěn)定數(shù)值。

　　③卸料方式是當本小麥磨粉機出現(xiàn)故障或其他特殊情況需要， 本小麥磨粉機可不研磨，磨輥一直處于離軋狀態(tài)運行，喂料輥一直旋轉(zhuǎn)，目的是將小麥磨粉機上方的物料運到小麥磨粉機下方。

　　（1） 系統(tǒng)控制對象： ①磨輥電機的啟動和停止；②喂料輥電機的啟動、停止及速度控制； ③磨輥離合軋電機的正反轉(zhuǎn)以及定位。

　　（2） 控制系統(tǒng)采集的信號： ①磨輥主電機的電流； ②進料斗料位高度； ③磨下排料斗堵料； ④磨輥離合軋電機旋轉(zhuǎn)的位置。

　　二 控制系統(tǒng)硬件組態(tài)說明

　　2.1 控制系統(tǒng)硬件設計說明本控制系統(tǒng)核心 CPU 采用西門子 224XP,喂料輥調(diào)速采用西門子 420 變頻器， 進料斗傳感器采用德國 E+H 單桿電容式傳感器， 電流傳感器采用北京科海電流模塊。輸入設備采用西門子 K- PT178 觸摸屏， 可以直接控制磨輥主電機的啟動、停止； 手動、自動工作方式的切換； 離軋、合軋單獨動作的執(zhí)行及總停機； 并可顯示磨輥主電機電流及吸收功率， 超額定電流報警等； 還可顯示喂料輥電機的轉(zhuǎn)速， 各種工作方式指示等。

　　控制系統(tǒng)硬件組成方框圖如圖 1 硬件組成方框所示。

　　2.2 控制系統(tǒng)輸入（I）， 輸出（O）點接線描述

　　（1） 磨輥主電機電流傳感器輸入、輸出信號： 入接 24V 電源， 輸出“D+”接 CPU 的“A+”.

　　（2） 料位傳感器輸入、輸出信號： 輸入電源“L+”接 CPU 提供的+12 V 電源， 輸出 “L- ”接 CPU 的“B+”.

　　（3） 變頻器端子“1”接 CPU 的“V”端子； 端子“2”接 CPU 的“M”端子； 端子“5”接 CPU 的“1L”,“2L”接電源（S8JC- 05024） 的 GND; 端子“8”接 CPU的“0.2”.

　　2.3 界面 K- PT 鍵盤圖標設計

　　（1） 界面 K-PT 設計 6 個功能鍵， 由左至右依次為： 主電機啟動、自動、手動、離合軋、卸料、主電機停。

　　（2）HMI 設備接口連接， “1”接口為接地端子，“2”為 電源插座， “3”為 RS485 接口， K- PT178 觸摸屏可以設計報警參數(shù)， 如堵料、過載等報警。

　　2.4 控制系統(tǒng)軟件程序框圖控制系統(tǒng)軟件程序框圖見圖 2.

　　三 控制系統(tǒng)的優(yōu)點及應用前景

　　本控制系統(tǒng)安裝方便， 外形美觀， 控制精確， 便于整個面粉廠實現(xiàn)集中控制； 解決了目前氣壓控制不精確的問題， 不用單獨的氣源； 小麥磨粉機有干凈衛(wèi)生、噪音小、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點， 具有廣闊的市場前景。